[发明专利]一种富勒烯氨基酸衍生物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种富勒烯衍生物的制备方法。

背景技术

作为碳元素的第三种同素异形体富勒烯家庭的发现是自然科学发展史重要的突破之一。富勒烯独特的三维空间结构赋予了它特殊的物理及化学性质，并使它隐含了许多有待发现的新性质、新功能，这些为富勒烯科学的发展提供了广阔的空间。有关富勒烯的研究目前已涉及到生命及医药科学、物理、化学、材料科学等众多学科及研究领域。富勒烯的生物学特性为它在生物医学方面的应用提供了广阔的前景。近年来，对富勒烯物理及化学性质的研究发现其具有强大的与自由基反应的能力，曾报道过单一个富勒烯分子可加成34个甲基自由基，因此富勒烯被喻为“自由基海绵”。但富勒烯的水溶性及生物相容性问题是富勒烯生物医药领域应用的前提和关键问题。富勒烯的化学修饰，在富勒烯表面引入合适的修饰基团是解决这一问题的有效途径。将富勒烯与其它具有生物功能特性的分子或基团共价连接，合成具有生物学特性的富勒烯衍生物，研究其在生物学上的应用，是富勒烯生物医学研究的创新性工作。

细胞凋亡是正常组织细胞更新的过程，是同增殖、分化机制一起共同维持机体内环境稳定的重要因素。凋亡是细胞死亡的一种生理方式，虽然诱导细胞死亡的信号因不同细胞而异，但是对于发生凋亡的细胞来讲其形态特征却相同：细胞核收缩、细胞膜起泡及凋亡小体的形成。这种共同的特征说明不管细胞种类及凋亡信号如何，凋亡过程本身具有相同的生物化学机理。有机生物体内在涉及氧的代谢反应中产生的活性氧自由基所引起的氧化压力可诱导细胞膜、蛋白质及核酸等重要的生物细胞大分子发生积累性破坏作用，进而导致细胞凋亡，所以氧化压力被认为是细胞凋亡的调节剂。

富勒烯及其衍生物由于具有缺电子多烯的结构特点，容易与自由基发生多加成反应，是活性氧自由基的良好捕获剂。通过对活性氧自由基的清除，富勒烯及其衍生物可以抑制不同刺激诱发的细胞的凋亡，从而起到保护细胞及组织的作用。但是目前国内外富勒烯衍生物的合成品种非常有限，主要的品种有富勒醇、富勒烯丙二酸衍生物等。这些修饰基团由于不具备生物功能特性，仅仅赋予富勒烯水溶性，而使得富勒烯的生物相容性及其生物学特性不尽如人意。考虑到氨基酸既有很强的亲水性，又具有一定的生理药理功能且生物相容性好，所以本发明将人体必须的氨基酸引入到富勒烯上，这将使它与富勒烯生成的衍生物具有较好的生物相容性、水溶解性及生物特性。本发明的优点是：与传统的富勒醇、富勒烯丙二酸衍生物等相比，富勒烯氨基酸衍生物具有生物相容性好、水溶性好、用量小等优点，同时还具有优良的抑制细胞凋亡活性。目前，富勒烯氨基酸衍生物通常采用两种方法制备。一种是通过1，3偶极环加成反应利用氨基酸修饰富勒烯。这种方法在生成亚胺叶立德活性中间体的过程中，需要脱除氨基酸上的羧基基团，同时氨基与富勒烯上的双键成环反应，虽然能得到富勒烯氨基酸衍生物，但是完全改变了氨基酸的结构，使其生物活性降低或消失。第二种方法是利用氨基酸上氨基与富勒烯的亲核加成反应。亲核加成反应虽不会改变氨基酸的结构，但是由于羧基的空间位阻效应，α位的氨基难以与富勒烯发生亲核加成反应，故只含一个α氨基的氨基酸通常反应活性较低。由此可知，通过亲核加成反应制备富勒烯氨基酸衍生物可选择的氨基酸有限，仅仅适用于含多个氨基的氨基酸，所以难以广泛使用。因此现有技术制备的富勒烯氨基酸衍生物存在生物活性低，可选择的氨基酸有限的问题。

发明内容

本发明要解决现有技术制备的富勒烯氨基酸衍生物存在生物活性低，可选择的氨基酸有限的问题，而提供一种富勒烯氨基酸衍生物的制备方法。

一种富勒烯氨基酸衍生物的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、在室温下将氨基酸和相转移催化剂溶于去离子水中，并混合均匀，然后加入碱性溴水，并在室温下混合均匀，即得到混合物；二、在搅拌速度为100转/min～1000转/min、室温下向步骤一制备的混合物中加入富勒烯的甲苯溶液，然后在30℃～80℃、氮气保护下反应1～3天，即得到反应产物；三、首先采用甲苯萃取出反应产物中剩余的富勒烯，然后采用凝胶色谱法进行洗脱，并收集3min～30min内的洗脱液，最后将得到的洗脱液在温度为60℃～100℃下浓缩干燥12h～24h，即得到富勒烯氨基酸衍生物；步骤一中所述的氨基酸与相转移催化剂的摩尔比为1∶(0.2～5)；步骤一中所述的相转移催化剂与去离子水的质量比为1∶(0.3～300)；步骤一中所述的碱性溴水与去离子水的体积比为1∶(0.06～60)；步骤二中所述加入的富勒烯的甲苯溶液与步骤一制备的混合物的体积比为1∶(0.01～0.1)。